Устройство для моделирования систем энергоснабжения

Устройство для моделирования систем энергоснабжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i) 7695б7

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.78 (21) 2688047/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

G 06G 7/48

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07,10.80 (53) УДК 681.333 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. В. Велин, А. Н. Кулик, Б. С. Яковлев, В. В. Злакоманов, С. С. Голощапов и А. В. Ямщиков (71) Заявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ . —.---ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

;;;.-..М . (ф

1 2

Изобретение относится к области аналого-физического моделирования сложных автономных электрических систем постоянного тока и может быть использовано при разработке, проектировании, экспериментальном исследовании и отладке названных систем.

Для исследования электрических систем применяют устройство, содержащее регулятор тока, аналоговую вычислительную машину в качестве функционального преобразователя, датчик тока, при этом выход датчика связан со входом вычислительной машины, а ее выход соединен с управляющим входом регулятора (1).

Однако известное устройство предназначено только для моделирования систем электроснабжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для 20 моделирования системы электроснабжения (2), содержащее регулятор тока, функциональный преобразователь, соединенный выходом с управляющим входом регулятора и датчик тока. 25

Однако это устройство не может моделировать свойства таких широко применяемых в автономных электрических системах элементов, как элементы с противо-ЭДС, например аккумуляторные батареи, двигатели постоянного тока и т. п. с достаточной;очностью.

Функционирование указанных элементов характеризуется широким диапазоном изменения величины противо-ЭДС в зависимости, например, у аккумуляторной батареи —от степени заряженности, у двигателя — от скорости вращения якоря и величины тока возбуждения. Кроме того, указанные элементы оказывают существенное влияние на динамические процессы в рассматриваемых системах.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет воспроизведения свойств элементов с противо-ЭДС.

Для достижения цели в устройство для моделирования систем энергоснабжения, содержащее первый регулятор тока, выход которого соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод которого является выходом устройства и соединен с первым входом функционального преобразователя, второй вход которого соединен с общим выводом устройства, выход функционального преобразователя соединен с управляющим входом первого регулятора тока, сигнальный вход которого является входом устрой769567

5О

55 ства, дополнительно введен второй регулятор тока, сигнальный вход которого соединен с общим выводом устройства, а управляющий вход и выход второго регулятора тока соответственно соединены с управляющим входом и выходом первого регулятора тока. Функциональный преобразователь содержит задающий блок, решающий блок, усилитель мощности, первый и второй сумматоры. Выход задающего блока соединен с первым входом первого сумматора, выход которого связан со входом решающего блока, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого является выходом функционального преобразователя. Вторые входы первого и второго сумматоров являются соответственно вторым и первым входами функционального преобразователя.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 регуляторы тока, функциональный преобразователь 3, входные выводы 4 и 5, выходные выводы 6 и 7, датчик тока 8.

Функциональный преобразователь 3 содержит задающий блок 9, решающий блок

10, усилитель мощности 11, первый 12 и второй 13 сумматоры.

Регуляторы тока 1 и 2 выполнены на транзисторах разной проводимости, в частности, регулирующий орган регулятора 1 выполнен на n — р — n-транзисторах, а регулирующий орган регулятора 2 — на р-и-р-транзисторах, вследствии чего к выводу 5 подключается плюсовой вывод источника электроэнергии, а к выводу 7 — плюсовая шина бортовой сети АЭС, Устройство работает следующим образом.

При моделировании элементов с противоЭДС ко входу устройства подключается источник электроэнергии необходимой мощности и определенной величины напряжения

U, а к выходу устройства — бортовая сеть исследуемой системы с величиной напряжения U,(t). Блок 9 формирует по заданному закону величину ЭДС E(t) моделируемого элемента. Схема замещения моделируемого элемента, кроме ЭДС E(t) включает и динамические параметры, которые могут быть заданы, например, в виде проводимости

Y(P), где P — оператор дифференцирования, реализуемой решающим блоком 10. В этом случае сумматор 12 выявляет разность

ЛУ (t) между напряжением U, (t) и ЭДС

tU(t> = Е() —,(0, (1) которая преобразуется блоком 10 и усиливается блоком 11 в величину U (t), пропорциональную току моделируемого элемента

I (t) согласно выражению

U„, (t) = Y (P). Ê. éU (t), (2) где I(— коэффициент усиления блока 11.

Выходной сигнал U„(t) функционального преобразователя 3 одновременно подается на управляющие входы регуляторов тока 1 и 2. В зависимости от соотношения ЭДС

Е (3) и напряжения U, (1) знак разности

AU(t) будет изменяться, вследствии чего будет изменяться и знак выходного сигнала

1l„(1) преобразователя. Поэтому один из регуляторов тока закрыт, а другой — находится в рабочем состоянии и преобразует напряжение питания в ток 1„(t) моделируемого элемента в соответствии с величиной сигнала U,(t). При этом из бортовой сети будет потребляться или отдаваться в нее ток моделируемого элемента, определяемый выражением .М = 1ЕЯ вЂ” . (МР) (3) Если U, (l))Е(l), то согласно выражениям (1) и (2) ЛУ(0, U„(0. В этом случае регулятор 1 закрыт, а регулятор 2 функционирует и воспроизводит режим и динамические свойства моделируемого элемента при потреблении им электроэнергии от бортовой сети. Это объясняется тем, что сигнал управления регуляторами формируется относительно общей точки, например, связанной с эмиттерами транзисторов 1 и 2 разной проводимости.

Если Uc(E, то согласно выражениям (1) и (2) AU)0, У„)0. В этом случае регулятор 2 закрыт, а регулятор 1 функционирует и воспроизводит режим и динамические свойства моделируемого элемента при отдаче им электроэнергии в бортовую сеть. Для высококачественной работы регулятора 1 необходимо, чтобы напряжение между эмиттером и коллектором его регулирующего транзистора было не менее нескольких вольт. Поэтому напряжеие U источника электроэнергии должно быть на несколько вольт больше максимального значения формируемой ЭДС Е(/).

Функциональный преобразователь представляет собой аналого-цифровое вычислительное устройство, осуществляющее моделирование в реальном времени статических и динамических свойств исследуемых элементов с противо-ЭДС, а также моделирование различного рода возмущений, эквивалентных возмущениям в реальных системах.

В рассмотренном варианте второй вход функционального преобразователя соединен с выходом б устройства. Этот вход может быть соединен с выходом 7, например, в том случае, когда напряжение U, целесообразно измерять относительно шины 7, что на практике часто бывает необходимым. Работа устройства в этом случае аналогична работе в рассмотренном примере.

В указанных случаях схема замещения элементов с противо-ЭДС представлялась через проводимость Y(P). Однако возможно представление этих элементов через со769567

Составитель И, Лебедев

Техред И. Пенчко

Редактор Л. Утехина

Корректор Л. Орлова

Заказ 2401/8 Изд. № 493 Тираж 772 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ных электроэнергетических системах», вып. 1, труды ЧПИ № 157, Челябинск, 1975, с. 169 — 171.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2379151/18 — 24, кл, G 061

7/48, 1977 (прототип).